CN104533459A - 一种喷浆机械手 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种喷浆机械手，包括喷浆工作装置、动力装置、控制系统、及底盘。喷浆工作装置设置在底盘中央，喷浆工作装置包的主臂上连接有第一液压缸，主臂底端通过销轴安装在底盘上，主臂顶端连接有回转座，回转座上安装有回转马达，回转马达通过小齿轮连接带动回转齿轮，中间臂的底端铰接在回齿轮上，中间臂连接有第二液压缸，中间臂内套装有内臂，中间臂与内臂之间安装有伸缩液压缸，内臂的顶端铰接有轨道臂，轨道臂与内臂之间安装有第三液压缸，喷头装置安装在轨道臂上，喷头装置上连接有喷头摆动马达、及喷头自转马达。本装置的自动化程度高，能自主调整喷浆位置，往复喷浆，喷浆质量高。
Description
技术领域
本发明涉及一种喷浆机械手，尤其是一种带自主喷浆工作装置的自动化喷浆机械手。
背景技术
目前，在铁路、公路的隧道施工，特别是煤矿巷道的混凝土施工中，喷浆机械手的使用越来越广。现有的喷浆机械手一般为履带式喷浆机械手或六足行走类的喷浆机械手。喷浆机械手的行走装置具有越障、喷浆功能，但喷浆工作装置的自动化程度低，影响喷浆的效率和质量。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种喷浆机械手。本喷浆机械手喷浆工作装置的自动化程度高，能自自主调整喷浆位置，往复喷浆。
本发明采用如下技术方案：
一种喷浆机械手，包括喷浆工作装置、动力装置、控制系统、及底盘，喷浆工作装置、动力装置、及控制系统设置在底盘上，底盘下部设有行走装置，所述喷浆工作装置设置在底盘中央，喷浆工作装置包括主臂、中间臂、轨道臂、及喷头装置，主臂上连接有第一液压缸，主臂底端通过销轴安装在底盘上，主臂顶端连接有回转座，回转座上安装有回转马达，回转马达通过小齿轮连接带动回转齿轮，中间臂的底端铰接在回齿轮上，中间臂连接有第二液压缸，中间臂内套装有内臂，中间臂与内臂之间安装有伸缩液压缸，内臂的顶端铰接有轨道臂，轨道臂与内臂之间安装有第三液压缸，喷头装置安装在轨道臂上，喷头装置上连接有喷头摆动马达、及喷头自转马达；
所述动力装置包括电机和由电机驱动的液压泵，液压泵为喷浆工作装置、及行走装置提供动力；
所述控制系统包括行走控制回路和喷浆工作控制回路，行走控制回路控制行走装置，喷浆工作控制回路控制喷浆工作装置，其中喷浆工作装置控制回路包括主臂俯仰控制支路、中间臂伸缩控制支路、中间臂摆动控制支路、中间臂摆动俯仰控制支路、轨道臂摆动控制支路、喷头往复控制支路、喷头自转画圆控制支路、及喷头摆动控制支路。
本发明一种喷浆机械手，所述轨道臂两侧平行设置有喷头装置导轨、及配重块导轨，配重块导轨安装有配重块；所述喷头装置包括喷头安装座、及安装在喷头安装座上的喷头，所述头安装座滑动安装在喷头装置导轨上；
喷头装置导轨、及配重块导轨之间一端设有主动轮，另一端设有从动轮，主动轮与从动轮通过环形皮带连接，主动轮连接有带轮马达，喷头装置的喷头还固定在环形皮带的上侧带条上，配重块固定在环形皮带的下侧带条上，喷头装置与配重块随环形皮带做反向运动；
主动轮、及从动轮的一侧分别设有行程开关，行程开关的输出线与喷头往复控制支路中电磁换向阀的电磁铁连接。
本发明一种喷浆机械手，所述喷浆工作控制回路中的主臂俯仰控制支路连通控制第一液压缸的伸缩动作；
所述中间臂伸缩控制支路连通控制安装在中间臂与内臂之间的伸缩液压缸；
所述中间臂摆动控制支路连通控制回转马达的动作，回转马达通过小齿轮带动回转齿轮动作，从而带动中间臂摆动；
中间臂摆动俯仰控制支路连通控制第二液压缸的伸缩动作；
所述轨道臂摆动控制支路连通控制第三液压缸的伸缩动作；
所述喷头自转画圆控制支路连通控制喷头自转马达的动作；
所述喷头摆动控制支路连通控制喷头摆动马达的动作。
本发明一种喷浆机械手，所述行走装置为六足行走装置，六足行走装置包括六条行走腿，行走腿包括大腿和小腿，大腿和小腿均为钢管结构，小腿顶端安装在大腿内部，大腿和小腿通过支撑腿伸缩液压缸相连，并且通过油管和液压泵相连，支撑腿伸缩液压缸位于大腿和小腿的内部，支撑腿伸缩液压缸置于行走控制回路中的行走腿伸缩控制支路中，支撑腿伸缩液压缸的上下行腔内均设置有压力传感器；
所述行走腿的大腿偏下的位置固定着一个横胯，横胯的一端安装在行走装置的横梁上，横胯上有一个液压缸座耳，用来安装摆动液压缸，横胯底端设有角度传感器；
所述摆动液压缸和支撑腿伸缩液压缸均为伺服液压缸。
本发明一种喷浆机械手，所述液压泵分为主泵和辅助泵，主泵和辅助泵通过一组多路阀分别连通六条行走腿的支撑腿伸缩液压缸；
所述主泵和辅助泵通过另一组多路阀分别连通六条行走腿的摆动液压缸。
本发明一种喷浆机械手，所述液压泵分为主泵和辅助泵，主泵和辅助泵通过一组多路阀分别连通工作装置的第一液压缸、第二液压缸、第三液压缸、中间臂与内臂之间的伸缩液压缸、回转马达、喷头摆动马达、及喷头摆动马达。
采用如上技术方案取得的有益技术效果为：
1、所述喷浆工作装置设置在底盘中央，行走腿的大腿偏下的位置固定着一个横胯，横胯的一端安装在行走装置的横梁上，降低重心，增加装置的稳定性。
2、中间臂通过销轴安装在回转齿轮上，通过回转马达驱动中间臂摆动，方便灵活。
3、喷头装置位于导轨臂上，在带轮马达的驱动下，随环形皮带运动，导轨臂的两端安装有行程开关，使带轮马达正反交替转动，使得喷头装置来回运动，易于实现自动化，大大降低了工人的劳动强度。
4、导轨臂上有配重，与下环形皮带固定在一起，与喷头装置的运动方向相反，使得中间臂收到的扭矩大大减小。
5、本发明整机小巧，结构简单紧凑，机动灵活，安装维护方便，喷浆工作装置的自动化程度高，能自自主调整喷浆位置，往复喷浆，喷浆质量高。
附图说明
图1为带六足行走装置喷浆机械手的主视图。
图2为带六足行走装置喷浆机械手的俯视图。
图3为导轨臂的结构示意图。
图4为行走腿的结构示意图。
图5为带六足行走装置喷浆机械手的液压原理图。
图6为带六足行走装置喷浆机械手的电气控制原理图。
图7为带六足行走装置喷浆机械手的工作状态的示意图。
其中，
1.底座 2.液压泵 3.主臂 4.回转座 5.马达支架 6.回转马达 7.回转齿轮 8.第二液压缸 9.中间外臂 10.第三液压缸 11.导轨臂 12.配重块 13.喷头摆动马达 14.喷头装置 15.中间内臂 16.油箱 17.多路阀 18.启动器 19.电机 20.摆动液压缸 21.行走腿 22.控制箱23.支撑座 24. 伸缩液压缸 25.第一液压缸缸 111.第三液压缸上座 112.左带轮 113.环形皮带 114.喷头装置导轨 115.右带轮 116.配重导轨 117.带轮马达 118.导轨臂底板 119.导轨臂底座 201.主泵 202.辅助泵 211.大腿 212.伸缩液压缸 213.小腿 214.足板 215.第二液压缸座耳 216.角度传感器 217.横胯。
具体实施方式
结合附图1至7对本发明的具体实施方式做进一步说明：
一种喷浆机械手，包括喷浆工作装置、动力装置、控制系统、及底盘1，喷浆工作装置、动力装置、及控制系统设置在底盘1上，底盘下部设有行走装置。
喷浆工作装置设置在底盘1中央，喷浆工作装置包括主臂3、中间臂9、轨道臂11、及喷头装置11，主臂3上连接有第一液压缸25，主臂3底端通过销轴安装在底盘1上，主臂3顶端连接有回转座4，回转座4上安装有回转马达6，回转马达6通过马达支架5固定安装，回转马达6通过小齿轮连接带动回转齿轮7，中间臂9的底端铰接在回齿轮7上，中间臂9连接有第二液压缸8，中间臂9内套装有内臂15，中间臂9与内臂15之间安装有伸缩液压缸，内臂15的顶端铰接有轨道臂11，轨道臂11与内臂15之间安装有第三液压缸10，喷头装置14安装在轨道臂11上，喷头装置14上连接有喷头摆动马达13、及喷头自转马达。
控制系统包括行走控制回路和喷浆工作控制回路，行走控制回路控制行走装置，喷浆工作控制回路控制喷浆工作装置，其中喷浆工作装置控制回路包括主臂俯仰控制支路、中间臂伸缩控制支路、中间臂摆动控制支路、中间臂摆动俯仰控制支路、轨道臂摆动控制支路、喷头往复控制支路、喷头自转画圆控制支路、及喷头摆动控制支路。喷浆工作控制回路中的主臂俯仰控制支路连通控制第一液压缸25的伸缩动作；中间臂伸缩控制支路连通控制安装在中间臂与内臂之间的伸缩液压缸24；中间臂摆动控制支路连通控制回转马达6的动作，回转马达6通过小齿轮带动回转齿轮7动作，从而带动中间臂9摆动；中间臂摆动俯仰控制支路连通控制第二液压缸8的伸缩动作；轨道臂摆动控制支路连通控制第三液压缸10的伸缩动作；喷头自转画圆控制支路连通控制喷头自转马达的动作；喷头摆动控制支路连通控制喷头摆动马达13的动作。
轨道臂11两侧平行设置有喷头装置导轨114、及配重块导轨116，配重块导轨116通过配重块座安装有配重块12。喷头装置包括喷头安装座、及安装在喷头安装座上的喷头，所述头安装座滑动安装在喷头装置导轨114上。喷头装置导轨114、及配重块导轨116之间一端设有主动轮115，另一端设有从动轮112，主动轮115与从动轮112通过环形皮带113连接，主动轮115连接有带轮马达117，喷头装置还固定在环形皮带的上侧带条上，配重块固定在环形皮带的下侧带条上，喷头装置连同喷头安装座与配重块随环形皮带做反向运动，使导轨臂平衡。主动轮115、及从动轮112的一侧分别设有行程开关，行程开关的输出线与喷头往复控制支路中电磁换向阀的电磁铁连接,喷头往复控制支路控制带轮马达117的正反转动作。轨道臂11通过轨道壁底座119与内臂铰接，轨道臂11还设有第三液压缸安装耳119。
行走装置为六足行走装置，六足行走装置包括六条行走腿21，行走腿包括大腿211和小腿213，大腿211和小腿213均为钢管结构，小腿213顶端安装在大腿211内部，大腿211和小腿213通过支撑腿伸缩液压缸212相连，并且通过油管和液压泵相连，支撑腿伸缩液压缸212位于大腿和小腿的内部，支撑腿伸缩液压缸置于行走控制回路中的行走腿伸缩控制支路中，支撑腿伸缩液压缸212的上下行腔内均设置有压力传感器。
行走腿的大腿211偏下的位置固定着一个横胯217，横胯217的一端安装在行走装置的横梁上，横胯上有一个液压缸座耳215，用来安装摆动液压缸，横胯217底端设有角度传感器216；所述摆动液压缸20和支撑腿伸缩液压缸212均为伺服液压缸。
动力装置包括电机19和由电机驱动的液压泵2，电机19连接有启动器18。液压泵2为喷浆工作装置、及行走装置提供动力，液压泵2分为主泵201和辅助泵202。主泵201和辅助泵202通过一组多路阀17分别连通六条行走腿的支撑腿伸缩液压缸，主泵和辅助泵通过另一组多路阀分别连通六条行走腿的摆动液压缸20。
主泵和辅助泵通过一组多路阀分别连通工作装置的第一液压缸25、第二液压缸8、第三液压缸10、中间臂9与内臂15之间的伸缩液压缸24、回转马达6、及喷头摆动马达13。多路阀通过支撑座23固定在底盘1上。
控制系统安装在控制箱22内，控制箱22设置在底盘1上。
在喷浆过程中，行走控制回路控制行走装置越障前进或后退；喷浆工作控制回路根据实际的喷浆环境调整主臂的高低、中间臂的摆动俯仰及伸缩、轨道臂的摆动；同时受分别安装在主动轮、及从动轮的一侧的行程开关控制，喷头装置往复运动；喷头装置往复运动的同时，在摆动马达、及自转马达的作用下摆动自转喷浆，喷浆工作装置的自动化程度高，喷浆质量高。
本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中央”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的指导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。
Claims (6)
1.一种喷浆机械手，包括喷浆工作装置、动力装置、控制系统、及底盘，喷浆工作装置、动力装置、及控制系统设置在底盘上，底盘下部设有行走装置，其特征在于，
所述喷浆工作装置设置在底盘中央，喷浆工作装置包括主臂、中间臂、轨道臂、及喷头装置，主臂上连接有第一液压缸，主臂底端通过销轴安装在底盘上，主臂顶端连接有回转座，回转座上安装有回转马达，回转马达通过小齿轮连接带动回转齿轮，中间臂的底端铰接在回齿轮上，中间臂连接有第二液压缸，中间臂内套装有内臂，中间臂与内臂之间安装有伸缩液压缸，内臂的顶端铰接有轨道臂，轨道臂与内臂之间安装有第三液压缸，喷头装置安装在轨道臂上，喷头装置上连接有喷头摆动马达、及喷头自转马达；
所述动力装置包括电机和由电机驱动的液压泵，液压泵为喷浆工作装置、及行走装置提供动力；
所述控制系统包括行走控制回路和喷浆工作控制回路，行走控制回路控制行走装置，喷浆工作控制回路控制喷浆工作装置，其中喷浆工作装置控制回路包括主臂俯仰控制支路、中间臂伸缩控制支路、中间臂摆动控制支路、中间臂摆动俯仰控制支路、轨道臂摆动控制支路、喷头往复控制支路、喷头自转画圆控制支路、及喷头摆动控制支路。
2.根据权利要求1所述的一种喷浆机械手，其特征在于，所述轨道臂两侧平行设置有喷头装置导轨、及配重块导轨，配重块导轨安装有配重块；所述喷头装置包括喷头安装座、及安装在喷头安装座上的喷头，所述头安装座滑动安装在喷头装置导轨上；
所述喷头装置导轨、及配重块导轨之间一端设有主动轮，另一端设有从动轮，主动轮与从动轮通过环形皮带连接，主动轮连接有带轮马达，喷头装置的喷头还固定在环形皮带的上侧带条上，配重块固定在环形皮带的下侧带条上，喷头装置与配重块随环形皮带做反向运动；
所述主动轮、及从动轮的一侧分别设有行程开关，行程开关的输出线与喷头往复控制支路中电磁换向阀的电磁铁连接。
3.根据权利要求1所述的一种喷浆机械手，其特征在于，所述喷浆工作控制回路中的主臂俯仰控制支路连通控制第一液压缸的伸缩动作；
所述中间臂伸缩控制支路连通控制安装在中间臂与内臂之间的伸缩液压缸；
所述中间臂摆动控制支路连通控制回转马达的动作，回转马达通过小齿轮带动回转齿轮动作，从而带动中间臂摆动；
所述中间臂摆动俯仰控制支路连通控制第二液压缸的伸缩动作；
所述轨道臂摆动控制支路连通控制第三液压缸的伸缩动作；
所述喷头自转画圆控制支路连通控制喷头自转马达的动作；
所述喷头摆动控制支路连通控制喷头摆动马达的动作。
4.根据权利要求1所述的一种喷浆机械手，其特征在于，所述行走装置为六足行走装置，六足行走装置包括六条行走腿，行走腿包括大腿和小腿，大腿和小腿均为钢管结构，小腿顶端安装在大腿内部，大腿和小腿通过支撑腿伸缩液压缸相连，并且通过油管和液压泵相连，支撑腿伸缩液压缸位于大腿和小腿的内部，支撑腿伸缩液压缸置于行走控制回路中的行走腿伸缩控制支路中，支撑腿伸缩液压缸的上下行腔内均设置有压力传感器；
所述行走腿的大腿偏下的位置固定着一个横胯，横胯的一端安装在行走装置的横梁上，横胯上有一个液压缸座耳，用来安装摆动液压缸，横胯底端设有角度传感器；
所述摆动液压缸和支撑腿伸缩液压缸均为伺服液压缸。
5.根据权利要求4所述的一种喷浆机械手，其特征在于，所述液压泵分为主泵和辅助泵，主泵和辅助泵通过一组多路阀分别连通六条行走腿的支撑腿伸缩液压缸；
所述主泵和辅助泵通过另一组多路阀分别连通六条行走腿的摆动液压缸。
6.根据权利要求5所述的一种喷浆机械手，其特征在于，所述主泵和辅助泵通过一组多路阀分别连通工作装置的第一液压缸、第二液压缸、第三液压缸、中间臂与内臂之间的伸缩液压缸、回转马达、及喷头摆动马达。
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